(57)【要約】  平面上の任意の領域を発光させると共に、クロストークを抑えることができる調光装置を提供する。本発明の調光装置（１）は、互いに並列に配置されており、短辺側の端部から内部に導入された光を長辺方向に沿って導光させる、複数の短冊状の導光路を有する導光板（２）と、導光路ごとに当該導光路における短辺側の端部に配置されており、当該導光路の内部に向けて光を出射するＬＥＤ（３）と、複数の導光路と直角な方向に互いに並列に配置され、導光板（２）からの光の取出し率を変更可能な複数の短冊状のスイッチング素子（４）を有しており、導光板（２）における光の出力面側に配置されている光取出し手段とを備えている。
2011083617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列に配置されており、短辺側の端部から内部に導入された光を長辺方向に沿って導光させる、複数の短冊状の導光路を有する導光手段と、
上記導光路ごとに当該導光路における上記短辺側の端部に配置されており、当該導光路の内部に向けて光を出射する光源と、
上記複数の導光路と直角な方向に互いに並列に配置され、上記導光手段からの光の取出し率を変更可能な複数の短冊状の素子を有しており、上記導光手段における光の出力面側に配置されている光取出し手段とを備えていることを特徴とする調光装置。
【請求項２】
上記複数の光源のそれぞれを順次制御することによって当該光源から光を出射させると共に、当該光源の制御中において全ての上記素子における上記光の取出し率を変更させる制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記複数の光源のそれぞれを６０Ｈｚ以上で順次制御することを特徴とする請求項２に記載の調光装置。
【請求項４】
上記複数の素子のそれぞれを順次制御することによって当該素子における光の取出し率を変更させると共に、当該素子の制御中において、全ての上記光源を制御して各光源からそれぞれ光を出射させる制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
【請求項５】
上記制御手段は、上記複数の素子のそれぞれを６０Ｈｚ以上で順次制御することを特徴とする請求項４に記載の調光装置。
【請求項６】
上記制御手段は、制御対象の上記光源に対応する導光路と交差する上記素子を通じて取出される光の量に応じた強度の光を、当該光源の制御期間中において連続して上記光源から出射させることを特徴とする請求項４または５に記載の調光装置。
【請求項７】
上記制御手段は、制御対象の上記光源に対応する導光路と交差する上記素子を通じて取出される光の量に応じた時間だけ連続して、当該光源の制御期間内において上記光源から同一強度の光を出射させることを特徴とする請求項４または５に記載の調光装置。
【請求項８】
上記導光手段は、１枚の導光板であり、
上記複数の光源は、いずれも、上記長辺方向に沿って進む指向性を有する光を出射することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の調光装置。
【請求項９】
上記導光手段は、上記複数の導光路のいずれかを個別に内部に有し、並列に配置された複数の短冊状の導光板からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の調光装置。
【請求項１０】
上記光取出し手段は、上記複数の素子が形成されている１枚の板状の部材であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の調光装置。
【請求項１１】
上記光取出し手段は、上記複数の素子のいずれかが個別に形成されており、並列に配置されている複数の短冊状の部材からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の調光装置。
【請求項１２】
上記導光手段における光の出力面とは反対側の面に、光を反射させる反射手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の調光装置。
【請求項１３】
上記導光手段における光の出力面とは反対側の面に、光を散乱させる散乱手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の調光装置。
【請求項１４】
上記複数の素子は、いずれも液晶素子であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の調光装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の調光装置と、
当該調光装置における光の出力面側に配置されている表示パネルとを備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１６】
上記表示パネルは、液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調光装置、および当該調光装置を備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テレビ、モニターまたは携帯電話等の表示装置では、画像を表示するために表示パネルの背面から光を照射するバックライトが用いられている。このバックライトは照射方式の違いにより、例えば直下型バックライトまたはサイドエッジ型バックライトに大別される。【０００３】
直下型バックライトは、複数の光源をマトリクス状に配置し、この光源をそれぞれ個別に制御することによって部分的に光を照射させる。図１８は、従来の直下型バックライトの構成を示す図である。図１８の（ａ）に示す直下型のバックライト３０では、光源としてのＬＥＤチップ３１がマトリクス状に配置されている。この構成では、ＬＥＤチップ３１のＯＮ・ＯＦＦをそれぞれ個別に制御することにより、任意の領域から光を照射させている。しかし、この構成では、表示パネルの背面にＬＥＤチップ３１が配置されているため、ＬＥＤチップ３１の影が表示パネルに映りこんでしまう。そのため、バックライト３０では、図１８の（ｂ）に示すようにＬＥＤチップ３１と拡散板３２との距離（図１８の（ｂ）中に矢印で示す）を十分に確保しなければならず、その結果バックライト３０自体の厚さが厚くなり、表示装置の薄型化を妨げる。【０００４】
サイドエッジ型バックライトは、導光板の側面に設けた光源から導光板の内部へ光を出射させることにより光を照射させる。図１９は、従来のサイドエッジ型バックライトの構成を示す図である。図１９に示すサイドエッジ型のバックライト５０では、導光板５１の側面に設けた光源５２から出射された光を導光板５１の内部で導光させて全反射させている。また、導光板５１における光の出力面側にはこの全反射を意図的に破るような構造を形成しており、これにより外部へ光を出力している。この構成では、上記の直下型バックライトよりも薄型にすることが可能であるが、光の全反射を破る構造を実現することは容易ではなく、光の出力をコントロールすることが難しい。よって、この構成では任意の領域から部分的に光を出射させることは困難である。【０００５】
一方、これまでに、サイドエッジ型バックライトにおいて任意の領域から部分的に光を出射させるために、液晶をスイッチング素子として用いた技術が考えられており、例えば特許文献１〜５に開示されている。ここでは、図２０に示すように液晶分子の異方性によって導波光の取出しを制御している。図２０は液晶分子の配向を概略的に示す図である。【０００６】
また、特許文献６では、領域ごとに点灯を制御するスキャンバックライトについて開示されている。図２１は、このスキャンバックライトの構成を示す図である。図２１に示すように、特許文献６の照明装置では、表示パネルの背面に設置されたバックライト１１６が複数のブロック（１１４ａ〜１１４ｅ）からなる導光板１１４から構成されている。この導光板１１４の端部には白色もしくはＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤ１１１が配置されており、単独または複数個を一組として点灯させている。点灯位置は、表示パネルの画像書き込み位置と同期をとって走査される。その後、表示パネルの各画素行を書き換え、所定時間が経過した後に画素行に位置するＬＥＤ１１１を点灯することにより画像が表示される。このようなスキャンバックライトに関する技術は、特許文献７，８にも開示されている。【０００７】
さらに、特許文献９には、複数のライン状のバックライトであって、その発光強度を各ラインにおいて変更することによりライン変調を行なう技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開特許公報「ＷＯ２００６／１０４１５９号（２００６年１０月５日公開）」
【特許文献２】国際公開特許公報「ＷＯ２００６／１０４１６０号（２００６年１０月５日公開）」
【特許文献３】日本国公開特許公報「特開昭５９−５８４２１号（１９８４年４月４日公開）」
【特許文献４】日本国公開特許公報「特開２０００−１７１８１３号（２０００年６月２３日公開）」
【特許文献５】日本国公開特許公報「特開昭６３−１１６１２１号（１９８８年５月２０日公開）」
【特許文献６】日本国公開特許公報「特開２００１−２１０１２２号（２００１年８月３日公開）」
【特許文献７】日本国公開特許公報「特開２００８−５３６１４号（２００８年９月４日公開）」
【特許文献８】日本国公開特許公報「特開２００９−６９７５１号（２００９年４月２日公開）」
【特許文献９】日本国公開特許公報「特開２００４−２０６０４４号（２００４年７月２２日公開）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、サイドエッジ型バックライトにおけるスイッチング素子として液晶を用いた場合、発光させたい領域以外からも光が取出されることがある。つまり、任意の領域の液晶素子を駆動させるために液晶素子に電流をかけたとき、目的とする液晶素子の周囲にも電流が漏れて駆動させてしまうようなクロストークが生じることがある。この場合、光が尾を引いて画像がぼけた状態で表示され、コントラストが低い。しかし、特許文献１〜５では、液晶を具体的にどのように駆動させるか記載されておらず、クロストークの問題について言及されていない。したがって、クロストークを十分に抑えることはできない。【００１０】
また、特許文献６〜８のスキャンバックライト、および特許文献９のバックライトの構成では、２次元のエリア制御、すなわち平面上の任意の領域を制御することはできず、部分的に光を取出すことはできない。【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、平面上の任意の領域から光を照射させると共に、クロストークを抑えた調光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る調光装置は、上記の課題を解決するために、互いに並列に配置されており、短辺側の端部から内部に導入された光を長辺方向に沿って導光させる、複数の短冊状の導光路を有する導光手段と、上記導光路ごとに当該導光路における上記短辺側の端部に配置されており、当該導光路の内部に向けて光を出射する光源と、上記複数の導光路と直角な方向に互いに並列に配置され、上記導光手段からの光の取出し率を変更可能な複数の短冊状の素子を有しており、上記導光手段における光の出力面側に配置されている光取出し手段とを備えていることを特徴としている。【００１３】
上記の構成によれば、本発明に係る調光装置では、端部に光源が配置された複数の短冊状の導光路を有する導光手段と、複数の導光路と直角な方向に互いに並列に配置された光の取出し率を変更可能な素子とを備えているため、平面上の任意の領域から光を照射することができる。【００１４】
具体的には、導光手段は並列に配置された複数の短冊状の導光路を有しており、複数の導光路の端部にはそれぞれ光源が配置されている。また、導光手段における光の出力面側には、光の取出し率を変更可能な複数の短冊状の素子を有する光取出し手段を備えており、この素子は複数の導光路と直角な方向に並列に配置されている。この構成において、各光源から光を出射すると共に、各素子における光の取出し率を変更することにより、当該素子を通じて光を取出すことができる。【００１５】
ここで、複数の導光路ごとに配置されている各光源、および複数の素子はそれぞれ独立して制御可能である。例えば、それぞれの光源から異なる強度の光、または光の出射時間を変えることにより、各光源に対応する導光路から素子を通じて取出される光の量を制御することができる。一方、素子における光の取出し率をそれぞれ異なる値に変更することにより、素子を通じて取出される光の量を制御することができる。【００１６】
このように、本発明に係る調光装置によれば、複数の光源が導光路ごとにそれぞれ独立しており、複数の素子もそれぞれ独立している。よって、複数の導光路に対してそれぞれ任意の強度の光を出射可能であると共に、複数の素子における光の取出し率もそれぞれ任意に変更可能である。したがって、光源が光を出射させるタイミングと素子が光を取出すタイミングとを同期させることにより、平面上の任意の領域から光を照射することができる。【００１７】
また、本発明の調光装置では、光を取出し可能な素子および光を導光させる導光路が、複数のラインごとに独立している。そのため、任意のラインの素子を光取出し可能な状態にしたとき、このラインにおいて光を取出す領域と交差する導光路に対してのみ光源から光を出射させた場合、たとえ素子を駆動させる際に周辺領域にまで電流が漏れたとしても、光源を非点灯状態にしているため、周辺領域からは光が漏れない。また、素子もラインごとに独立しているため、隣りの異なるラインの素子にまで電流が漏れ難い。よって、本発明によれば、クロストークを低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、互いに並列に配置されており、短辺側の端部から内部に導入された光を長辺方向に沿って導光させる、複数の短冊状の導光路を有する導光手段と、上記導光路ごとに当該導光路における上記短辺側の端部に配置されており、当該導光路の内部に向けて光を出射する光源と、上記複数の導光路と直角な方向に互いに並列に配置され、上記導光手段からの光の取出し率を変更可能な複数の短冊状の素子を有しており、上記導光手段における光の出力面側に配置されている光取出し手段とを備えているので、平面上の任意の領域から光を照射させると共に、クロストークを抑えた調光装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る調光装置の構成を示す上面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る調光装置の構成を示す断面図である。
【図３】本実施形態のスイッチング素子の構成を示す断面図である。
【図４】本実施形態のＬＥＤの変調方式を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る調光装置における駆動パターンを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の構成を示す断面図である。
【図７】液晶表示ディスプレイにおける画像表示の一例を示す。
【図８】本発明の他の実施形態に係る調光装置の構成を示す上面図である。
【図９】第２の実施形態に示す調光装置の構成における駆動パターンを示す図である。
【図１０】発光面における発光パターンを示す図である。
【図１１】第２の実施形態に示す調光装置の構成における駆動パターンを示す図である。
【図１２】別のスイッチング素子の構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る調光装置の構成を示す上面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る調光装置の構成を示す上面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る調光装置の構成を示す上面図である。
【図１６】別のスイッチング素子の構成を示す図である。
【図１７】別のスイッチング素子の構成を示す図である。
【図１８】ＬＥＤ直下型バックライトの構成を示す図である。
【図１９】従来のサイドエッジ型バックライトの構成を示す図である。
【図２０】液晶分子の異方性を概略的に示す図である。
【図２１】従来の照明装置におけるバックライトの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の実施の形態について、図１〜１７を参照して詳細に説明する。まず、図１を参照して本実施の形態に係る調光装置１の構成について説明する。
【００２１】
（調光装置１の構成）
図１は、調光装置１の構成を示す上面図である。図１に示すように、調光装置１は、導光板（導光手段）２、ＬＥＤ（光源）３およびスイッチング素子（素子）４を備えている。
【００２２】
本実施形態に係る調光装置１は、端部にＬＥＤ３が配置された複数の短冊状の導光板２と、複数の導光板２と直角な方向に互いに並列に配置された、光の取出し率を変更可能なスイッチング素子４とを備えている、光の取出しを領域ごとに制御可能なサイドエッジ方式の調光装置である。
【００２３】
具体的には、並列に配置された複数の短冊状の導光板２における端部には、それぞれＬＥＤ３が配置されている。また、導光板２における光の出力面側には、光の取出し率を変更可能な複数の短冊状のスイッチング素子４を備えており、このスイッチング素子４は複数の導光板２と直角な方向に並列に配置されている。この構成において、各ＬＥＤ３から光を出射すると共に、各スイッチング素子４における光の取出し率を変更することにより、当該スイッチング素子４を通じて光を取出すことができる。
【００２４】
ここで、複数の導光板２ごとに配置されている各ＬＥＤ３、および複数のスイッチング素子４はそれぞれ独立して制御可能である。例えば、それぞれのＬＥＤ３から異なる強度の光、または光の出射時間を変えることにより、各ＬＥＤ３に対応する導光板２からスイッチング素子４を通じて取出される光の量を制御することができる。一方、スイッチング素子４における光の取出し率をそれぞれ異なる値に変更することにより、スイッチング素子４を通じて取出される光の量を制御することができる。
【００２５】
このように、調光装置１によれば、複数のＬＥＤ３が導光板２ごとにそれぞれ独立しており、複数のスイッチング素子４もそれぞれ独立している。よって、複数の導光板２に対してそれぞれ任意の強度の光を出射可能であると共に、複数のスイッチング素子４における光の取出し率もそれぞれ任意に変更可能である。したがって、ＬＥＤ３が光を出射させるタイミングとスイッチング素子４が光を取出すタイミングとを同期させることにより、平面上の任意の領域から光を照射することができる。
【００２６】
また、調光装置１では、光を取出し可能なスイッチング素子４および光を導光させる導光板２が、複数のラインごとに独立している。そのため、任意のラインのスイッチング素子４を光取出し可能な状態にしたとき、このラインにおいて光を取出す領域と交差する導光板２に対してのみＬＥＤ３から光を出射させた場合、たとえスイッチング素子４を駆動させる際に周辺領域にまで電流が漏れたとしても、隣接する導光板２に配置されたＬＥＤ３を非点灯状態にしているため、周辺領域からは光が漏れない。また、スイッチング素子４もラインごとに独立しているため、隣りの異なるラインのスイッチング素子４にまで電流が漏れ難い。よって、本発明によれば、クロストークを低減することができる。
【００２７】
なお、本明細書において平面上の任意の領域とは、調光装置１の発光面における任意の領域が意図され、当該発光面は導光板２とスイッチング素子４とを組み合わせてなる面である。また、発光面において導光板２およびスイッチング素子４が形成されている短冊状の領域を「ライン」ともいい、図１において導光板２はラインＡ〜Ｅに対応し、スイッチング素子４はラインａ〜ｅに対応する。
【００２８】
導光板２は、内部に導入された光を導光させればよい。導光板２の形状は、例えば図１に示すように複数の短冊状の導光板２が並列に配置されてなるものであればよい。また、導光板２の短辺側の端部にはそれぞれ光源としてＬＥＤ３が設けられており、短辺側から導入された光を長辺方向に沿って導光させる。
【００２９】
導光板２の材料としては、光を導光させる限り限定されるものではなく、例えばアクリル板、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）、ＰＶＡ（Polyvinyl alcohol）等が挙げられる。また、この他にもガラスを用いることもできる。導光板２の数は特に限定されず、調光装置１の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。また、隣り合う導光板２同士の間隔も特に限定されず、例えば調光装置１を画像表示装置のバックライトとして用いる場合には、表示パネルの各画素の間隔に応じて適宜設定すればよい。なお、複数の導光路を有する１枚の導光板とした場合、例えば、正方形の導光板のいずれかの端部に複数の光源を配した場合などにも、隣り合う導光路同士の間隔は同様に適宜設定すればよい。
【００３０】
ＬＥＤ３は、光を出射する光源であり、複数の導光板２における短辺側の端部にそれぞれ設けられている。ＬＥＤ３としては、例えば白色ＬＥＤまたはＲ、Ｇ、Ｂ三色のＬＥＤを含む。調光装置１の光源はＬＥＤ３に限定されるものではなく、例えば無機ＥＬ素子または有機ＥＬ素子等を光源として用いてもよい。これらの発光素子は面発光素子であるため、各短冊形状の断面の大きさに合わせた光源を設置することができるという利点がある。このように、調光装置１の光源としては面発光および点発光のどちらであってもよい。
【００３１】
また、複数のＬＥＤ３はいずれも長辺方向に沿って進む指向性を有する光を出射することが好ましい。この場合、導光板は１枚の板であってもよい。つまり、ＬＥＤ３から出射する光がこのような指向性を有していれば、たとえ導光板が１枚の板、すなわちラインごとに区切られていなくても複数のＬＥＤ３から導光板内に導入された光はそれぞれ長辺方向に沿って進む。よって、複数の導光路を並列に配置させることができる。
【００３２】
スイッチング素子４は、光の透過率を変更可能であればよく、図１に示すように複数の短冊状のスイッチング素子４が、導光板２における光の出力面側であると共に、導光板２と直角な方向に並列に配置されていればよい。また、スイッチング素子４は基板に形成されており、複数のスイッチング素子４が形成された基板（光取出し手段）は、本実施形態に示すように複数のスイッチング素子４が個別に形成され、並列に配置させた複数の短冊状の部材であってもよいし、複数のスイッチング素子４を１枚の板に並列に配置されてなる板状の部材であってもよい。
【００３３】
基板としては、例えば、アクリル、ガラス、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）、またはＴＡＣ（トリアセチルセルロース）などを用いればよい。
【００３４】
スイッチング素子４におけるスイッチング方式は特に限定されるものではなく、例えば導光板２の屈折率差を利用して外部へ光を取出す方式、またはメカニカルシャッター方式などを用いることができる。すなわち、従来の液晶方式のように、電圧を印加するか否かによって配向を変化させ、光を透過させる状態と遮断する状態とにすることにより、光を透過させて取出してもよいし、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）方式により作製した素子を用いて光を取出してもよい。
【００３５】
スイッチング素子４の数は特に限定されず、調光装置１の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。また、隣り合うスイッチング素子４同士の間隔も特に限定されず、例えば調光装置１を画像表示装置のバックライトとして用いる場合には、表示パネル内を分割する数に応じて素子の大きさを適宜設定すればよい。
【００３６】
また、調光装置１では、ＬＥＤ３およびスイッチング素子４を制御する制御手段（図示せず）を備えていることが好ましい。この制御手段は、例えばＬＥＤ３およびスイッチング素子４の駆動パターンを制御すればよい。なお、制御手段によるこれら制御の詳細は後述する。
【００３７】
また、調光装置１では、発光面とは反対側の面、言い換えれば導光板２における光の出力面とは反対側の面に反射板（反射手段）または散乱板（散乱手段）を備えていることが好ましい。図２は調光装置１の構成を示す断面図である。図２に示す調光装置１は、導光板２の下面に反射板５を備えている。これにより、導光板２の内部から発光面とは反対側の面に出力する光を反射板５によって反射させ、発光面側に送ることができる。また、散乱板を備えていれば、発光面側とは反対側の面に出力された光を入射させ、散乱光として発光面側に出射することができる。よって、効率よく発光させることができる。
【００３８】
さらに、調光装置１には、図２に示すようにスイッチング素子４の上面、すなわち光の出力面側には光を拡散させる拡散板６が設けられ、導光板２とスイッチング素子４との間には、マッチングオイル７が設けられている。マッチングオイル７は導光板２およびスイッチング素子４の屈折率を一致させるように働き、これにより導光板２の内部を導光する光をスイッチング素子４側に照射することができる。
【００３９】
上記屈折率を一致させるための方策としては、マッチングオイルに限定されるものではなく、上下基板を粘着させるための粘着剤または接着させるための接着剤の屈折率に合わせてもよいし、同等の屈折率を有する樹脂を挟んで粘着させてもよい。例えば、屈折率１．５の基板の場合、αゲル（タイカ社製）を用いることができる。また、導光板２とスイッチング素子４とが重なる領域を熱融着させることにより、屈折率を一致させてもよい。
【００４０】
（スイッチング素子４の構成）
図３は、スイッチング素子４の構成を示す断面図である。図３に示すように、本実施形態におけるスイッチング素子４は、２つの基板４０および２つの透明電極４１に液晶層４２が狭持された構成である。このように、スイッチング素子４は上下電極構造であり、液晶方式によりスイッチングを行なっている。調光装置１では、スイッチング素子４が複数のそれぞれ独立したラインから構成されているので、上下電極構造であってもクロストークを低減させることができる。
【００４１】
つまり、上下電極構造は、上下電極をマトリクス状に形成することにより、平面状の任意の領域（駆動させている上下電極が重なり合う領域）から導波光を外部へ取出す。この構造は単純マトリクス構造であるため、クロストークが生じ得る。しかし、本実施形態に係る調光装置１では電極が単純マトリクス構造であってもスイッチング素子４が複数のラインごとに独立しているので、クロストークを抑えることができる。
【００４２】
本実施形態において、液晶層４２は電界によって配向状態が変化する液晶材料と、当該液晶材料を取り囲むように混合された高分子材料とからなる高分子分散型液晶の層である。高分子分散型液晶は、高分子材料中に液晶材料を均一に分散させて作製した材料で構成されており、高分子分散型液晶に電圧をかけるか否かによって、光散乱および透明の２つの状態になる。光散乱状態では、分散した液晶の配向ベクトルが異なった方向を向くために、界面において光が散乱することによって不透明な白色状態を作り出す。すなわち、光が取出される。一方、透明状態では、液晶の配向ベクトルが一定の方向に向き、光に対する高分子材料と液晶との屈折率がほぼ等しくなり、光が非散乱状態となって光を透過させる。この場合、光は取出されない。
【００４３】
なお、電圧印加時または無印加時いずれの場合に散乱状態または透明状態になるかは、任意に設計することが可能であるが、本実施形態ではマッチングオイル７を配置しているため、電界無印加状態では導光板２の内部を導光する光は導光路に沿って導波し、外部へ出力されることはない。一方、電界印加状態では当該液晶が散乱状態となり、スイッチング素子４に入射した光は散乱され、導波条件が崩されるために外部へ出力される。これにより、発光面において発光される。このような性質を有する高分子分散型液晶を用いた場合、偏光板または配向板を設ける必要がないため、少ない電力でより光利用効率のよい光シャッターを実現することができる。
【００４４】
例えば、液晶材料として高分子分散型液晶を用いた場合、高分子分散液晶としては、例えば、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）、またはＰＮＬＣ（Polymer Network-Liquid Crystal）等が挙げられる。ＰＤＬＣとは、液晶分子および重合性樹脂の均一溶液から硬化した高分子中に、ドロップレット状の液晶を分散させたものであり、ＰＮＬＣは、液晶分子および重合性樹脂の均一溶液から硬化した高分子が、液晶層中に３次元網目状に形成された構成であり、その中に液晶分子が不規則に並んでいる。
【００４５】
一方、電圧印加時に透明状態となるリバースタイプの高分子分散型液晶において、リバースモード（Anisotropic gel）の高分子分散型液晶は、数％の重合性ポリマーをネマティック液晶に混入し、このネマティック液晶をラビング処理した液晶セル内に注入し、配向した後にＵＶ照射することにより得られる。また、リバースモード（ＵＶキュアラブル液晶/ネマティック液晶複合素子）の高分子分散型液晶は、ＰＤＬＣおよびＰＮＬＣを混合し、配向した後にＵＶ照射させることにより得られる。
【００４６】
液晶材料としては、高分子材料の成分よりも複屈折率Δｎが大きい材料を用いればよい。高分子材料としては、アクリレート系の材料を用いることができる。
【００４７】
ここで、スイッチング素子４の作製方法について説明する。まず、基板４０の上に透明電極材料をスパッタリングにより成膜し、透明電極４１が形成されている面に高分子分散型液晶を塗布する。基板４０には、例えばアクリル基板などを用いればよい。
【００４８】
透明電極４１の材料には、例えば、無機材料としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（酸化インジウムおよび酸化亜鉛からなる透明電極材料）ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化錫）を用いることができ、有機材料としては、例えば、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)）等を用いることができる。
【００４９】
次に、別の基板４０にも同様に透明電極材料をスパッタリングにより成膜し、透明電極４１を形成する。これら２つの基板４０を、透明電極４１側が内側になるよう貼り合わせて硬化させる。硬化方法としては、例えば紫外線硬化が挙げられるが、これに限定されない。これにより、スイッチング素子４が得られる。
【００５０】
（調光装置１における駆動パターン）
上述したように、調光装置１では、制御手段によってＬＥＤ３およびスイッチング素子４の駆動パターンが制御され得る。
【００５１】
制御手段による駆動パターンの制御は、複数のＬＥＤ３のそれぞれを順次制御することによってＬＥＤ３からの光を出射させると共に、ＬＥＤ３の制御中において全てのスイッチング素子４における光取出し率を変更させることが好ましい。これにより、全てのＬＥＤ３から光を出射させるのではなく、いずれか１つのＬＥＤ３が光を出射するように順次制御するので、コントラストの低下を防ぐことができる。
【００５２】
例えば、全てのＬＥＤ３が光を出射させている場合、目的とする光取出し領域ではない領域にも光が導光されていることになる。このとき、スイッチング素子４における光の取出し率が十分に変更されておらず、僅かに光が漏れてしまうことがある。一方、調光装置１ではいずれかのＬＥＤ３のみ光を出射させているので、たとえスイッチング素子４における光の取出し率が十分に変更されていない場合であっても、目的とする光取出し領域以外からは光が漏れ難い。よって、コントラストを向上させることが可能であり、光の利用効率がよい。
【００５３】
また、この構成では、複数のＬＥＤ３から出射される光の強度を変更するのではなく、いずれかのＬＥＤ３のみを制御すればよいため、全てのＬＥＤ３から出射される光を一定の強度にすることができる。例えば、光源としてＬＥＤを用いた場合、光の強度を変更するためにはコストの高い電流制御機構が必要となる。そのため、ＬＥＤ３から出射される光が一定強度でよければ、ＬＥＤ電流制御機構を簡易化し、コストを低減することができる。
【００５４】
制御手段による駆動パターンの制御は、他にも、複数のスイッチング素子４のそれぞれを順次制御することによってスイッチング素子４における光取出し率を変更させると共に、スイッチング素子４の制御中において、全てのＬＥＤ３を制御して各ＬＥＤ３からそれぞれ光を出射させることが好ましい。これにより、全てのスイッチング素子４において光取出し率を変更させるのではなく、いずれか１つのスイッチング素子４における光取出し率を変更するように順次制御すると共に、全てのＬＥＤ３を制御して光を出射させている。つまり、スイッチング素子４が順次制御されて光取出し率を変更しているとき、ＬＥＤ３は発光領域に合わせて光を出射させる強度を変更する。
【００５５】
例えば、制御されているスイッチング素子４の光取出し率を１００％にし、制御されていないスイッチング素子４の光取出し率が常に０％の状態となるようにした場合、制御されているスイッチング素子４のライン上の発光領域は、ＬＥＤ３から出射される光の強度によって決まる。つまり、図１に示すスイッチング素子４のラインｂの光取出し率が１００％に制御されているときに当該ラインｂおよび導光板２の２つのラインＢ，Ｄが交差する領域のみを発光させたい場合、制御手段は導光板２のラインＢ，Ｄに対応するＬＥＤ３のみ光を出射させ、それ以外のラインＡ，Ｃ，Ｅに対応するＬＥＤ３には光を出射させない。よって、コントラストが高く、ＬＥＤ３からの光は制御されているスイッチング素子４のみから外部へ出力されるため、光の利用効率が高い。
【００５６】
スイッチング素子４のそれぞれを順次駆動させる場合、制御手段により変更される光取出し率は上記のように０％または１００％に限定されるものではないが、スイッチング素子４の全てにおいて一定にすることが望ましい。制御されるスイッチング素子４の順序は特に限定されるものではなく、例えば図１に矢印によって示すように、並列に配置されたスイッチング素子４の端から順に制御すればよい。また、ＬＥＤ３から出射される光の強度の相対比率は０か１００かに限定されず、目的とする強度で出射されるように制御すればよい。
【００５７】
なお、制御手段は、複数のスイッチング素子４のそれぞれを６０Ｈｚ以上の周期で順次制御することが好ましい。本明細書では、１画面が書き換わる周期、すなわち任意の一画素の電位が次に書き換えられるまでの期間を「フレーム」ともいう。上記構成では１フレーム期間が６０Ｈｚという非常に速い速度で順次制御されるので、たとえ発光面における発光領域が徐々に変化していても、人間の目には認識されず、発光面が任意の明るさで発光しているように見えるため違和感がない。
【００５８】
また、スイッチング素子４が順次制御されているとき、制御手段は制御対象のＬＥＤ３に対応する導光板２から出射される光の強度に応じた強度の光を、ＬＥＤ３の制御期間中において連続してＬＥＤ３から出射させることが好ましい。つまり、導光板２から出射される光の強度は、当該導光板２に対応するＬＥＤ３から出射される光の強度と同一である。このとき、ＬＥＤ３から出射される光の強度は、例えば電流値によって制御してもよい。この制御例を図４の（ａ）に示す。図４は、ＬＥＤ３における光強度の制御例を示す図である。図４の（ａ）において、棒グラフは電流値を表す。これにより、所望の強度の光で発光させることができる。
【００５９】
また、スイッチング素子４が順次制御されているとき、制御手段は制御対象のＬＥＤ３に対応する導光板２から出射される光の強度に応じた時間だけ連続して、当該ＬＥＤ３の制御期間内においてＬＥＤ３から同一強度の光を出射させることが好ましい。つまり、ＬＥＤ３からは同一強度の光が出射されており、この光を連続して出射させる時間を変更することにより、導光板２から出射される光の強度に対応させる。このとき、ＬＥＤ３から出射される光の強度は、例えばパルス幅変調によって制御してもよい。
【００６０】
このパルス幅変調方式では、図４の（ｂ）に示すようにＬＥＤ３の発光フレーム間を時間分割することにより発光量を調整する方式である。この図において、棒グラフの幅は１フレーム期間において発光させる時間を表す。ＬＥＤ３は応答速度が高いために時間分割駆動に適している。パルス幅変調方式は電流駆動方式よりも制御系のシステムが複雑ではないため、制御系のコストを下げることができる。
【００６１】
このように、調光装置１ではＬＥＤ３およびスイッチング素子４のいずれか一方を順次駆動させ、他方をこの順次駆動に応じて制御している。これにより、発光面における任意の領域を任意の強度で発光させることができる。また、ＬＥＤ３から出射させる光を発光させたい領域に集中させ得るので、効率よく発光させることができる。さらに、発光させない領域ではＬＥＤ３から光を出射させないようにすることが可能であるため、明暗のコントラストを高めることができる。
【００６２】
（調光装置１の駆動方法）
次に、調光装置１における駆動方法について図５を用いてさらに説明する。図５は、調光装置１における駆動パターンを示す図である。図５では、スイッチング素子４の５つのラインａ〜ｅにおける駆動パターンを上段に示し、導光板２の５つのラインＡ〜Ｅにおける駆動パターンを下段に示す。
【００６３】
また、以下に示す駆動方法の例では、１フレーム（図５中「ｔ」で示す範囲）６０Ｈｚでスイッチング素子４を順次駆動させ、全てのＬＥＤ３から出射される光の強度を制御している。
【００６４】
まず、スイッチング素子４を１フレーム６０Ｈｚで駆動させる。この場合、１フレーム当たりに要する時間は１６．６ミリ秒であり、さらに１ライン当たりに要する時間は３．７ミリ秒である。このスイッチング素子４を１ラインずつＯＮ状態、例えば光取出し率が１００％となるように上のラインから順次駆動させる。本実施形態のスイッチング素子４は液晶方式を採用しているため、液晶の散乱状態が最大の状態になるように電圧を印加する。
【００６５】
印加する電圧量は特に限定されるものではなく、適宜調節すればよいが、本実施形態では１００Ｖの電圧を印加する。すなわち、本実施形態において用いた高分子分散型液晶は６０Ｖで散乱状態が飽和する。そのため、１００Ｖの電圧を印加すれば、電圧のなまりを考慮しても好適に高分子分散型液晶を散乱状態にすることができる。また、スイッチング素子４における焼きつきを防止するために、１００Ｖの電界の正負が交互に常に平衡状態になるようにスイッチング素子４のタイミングを切り替えればよい。図５中、「ｘ」の領域は、極性反転しているところを示す。つまり、１フレーム毎にスイッチング素子４の各ラインに印加する電圧の極性を反転させている。
【００６６】
このように、順次駆動させているスイッチング素子４の各ラインの選択時に併せて、導光板２の各ラインＡ〜Ｅに対応するＬＥＤ３を同期させて光の強度を変更する。例えば、スイッチング素子４のラインａが選択され、ラインａと交差する導光板２の各ラインＡ〜Ｅにおける輝度の比がそれぞれ０，１００，２００，０，５００となるよう発光させたいとき、各ラインＡ〜Ｅに対応するＬＥＤ３は、図５に示すようにそれぞれの輝度比に合った強度の光を出射する。これにより、ラインａを目的とする輝度で発光させることができる。
【００６７】
このとき、ラインｂ〜ｅではスイッチング素子４がＯＦＦ状態、すなわち光取出し率が０％の状態であるため、ラインｂ〜ｅからは発光しない。このような駆動で同様にラインｂ〜ｅを順次制御し、ＬＥＤ３が各ラインＡ〜Ｅに必要な強度の光を出射することにより、５×５のマトリクスで任意に輝度を取出すことができる。また、１フレーム６０Ｈｚで制御しているので、人間の目には５×５のマトリクスが任意の明るさで光っているように見える。
【００６８】
（画像表示装置１０の構成）
本実施形態に係る調光装置１は、画像表示装置１０のバックライトとして用いてもよい。図６は、本実施形態に係る調光装置１を備えた画像表示装置１０の構成を断面図である。
【００６９】
図６に示すように、画像表示装置１０では調光装置１における光の出力面側に表示パネル１１が配置されている。表示パネル１１としては、特に限定されるものではなく、例えば液晶表示ディスプレイ（液晶表示パネル）を用いてもよい。この場合、画像表示装置１０では液晶表示ディスプレイのＴＦＴ液晶モジュールの下部に調光装置１を配置し、スイッチング素子４の駆動と同期させて駆動させればよい。
【００７０】
また、調光装置１の発光パターンは、表示パネル１１に表示させる画像に合わせて調整すればよい。図７は、表示パネル１１における画像表示の一例を示す。
【００７１】
例えば、図７に示すように、表示パネル１１に夕日の風景の画像が表示されているとき、画面上の上部１２は明るく、下部１３は暗く、画面中央の太陽１４はその中間調の明るさである。ここで、従来の画像表示装置では画面上の暗い領域でもバックライトは点灯しているため、たとえスイッチング機構により光を透過させない状態にしていたとしてもわずかに光が漏れ、黒状態の黒さが十分ではない。これに対し、本実施形態に係る画像表示装置１０では、調光装置１を暗い領域ではＬＥＤ３から光を出射させないように設定することができるので、黒の沈み込みが深く、コントラストを向上させることができる。
【００７２】
また、調光装置１はサイド入光方式のバックライトとして機能する。そのため、従来のＬＥＤ直下型のアクティブバックライトのようにＬＥＤと発光面との間隔を十分に確保しておく必要がない。これにより、例えば従来のＬＥＤ直下型アクディブバックライトでは厚さが３ｃｍ程度必要であるのに対し、調光装置１では５ｍｍ以下の厚さにすることも可能である。よって、直下型のバックライトよりも非常に薄型のバックライトにすることが可能であり、画像表示装置１０の厚さを大幅に薄くすることができる。
【００７３】
さらに、例えば５×５の領域においてアクティブ駆動させた場合、この直下型のバックライトでは２５のエリアを制御するためには２５個のＬＥＤをそれぞれ制御する必要がある。これに対し、調光装置１では５本ずつを制御するだけでよい。特に、順次駆動させている側がスイッチング素子４である場合、ＯＮ・ＯＦＦのみを操作すればよい。よって、複雑な機構を必要とせず、実質的にはＬＥＤ３のラインのみを制御すればよいので、簡便な制御系により調光装置１のコストを抑えることができる。なお、順次駆動させている側がＬＥＤ３であるときも同様の効果が得られる。
【００７４】
〔第２の実施形態〕
本発明の他の実施形態について、図８を参照して以下に説明する。図８は、本発明の他の実施形態に係る調光装置１の構成を示す上面図である。なお、説明の便宜のため、各部材番号については第１の実施形態と同じ番号を用いて説明する。
【００７５】
図８に示すように、本実施形態では導光板２は横のラインａ〜ｅに沿って配置され、スイッチング素子４は縦のラインＡ〜Ｅに沿って配置されている。また、本実施形態の調光装置１ではＬＥＤ３側を順次駆動させている。
【００７６】
このように、ＬＥＤ３を順次駆動させている場合にはＬＥＤ３からは一定の強度の光を出射させているので、光源としてＬＥＤ３を用いたとしても電流制御機構を設ける必要がなく、ＬＥＤの駆動系を簡易化することができるので、コストを低減させることができる。
【００７７】
次に、本実施形態に係る調光装置１における駆動パターンについて説明する。図９は、第２の実施形態に示す調光装置１の構成における駆動パターンを示す図である。図９に示す駆動パターンでは、５つのライン全ての導光板２が光を導光している。
【００７８】
ところで、発光面における発光パターンとしては、図１０に示すようにライン上に発光領域がほとんど存在しない場合もある。図１０は、発光面における発光パターンを示す図である。この場合、本実施形態の調光装置１では、発光領域１５に該当するラインのみＬＥＤ３を順次駆動させ、発光領域が存在しない暗状態の領域１６に該当するラインのＬＥＤ３は駆動させないよう制御することができる。
【００７９】
つまり、図１１に示すように、発光領域１５に該当するラインａ，ｂのみに対応するＬＥＤ３を順次駆動させ、暗状態の領域１６に該当するラインｃ〜ｅに対応するＬＥＤ３は駆動させない。図１１は、第２の実施形態に示す調光装置１の構成における駆動パターンを示す図である。このように、導光板２のラインに沿った方向に暗状態の領域１６、すなわち黒表示が続く場合、ＬＥＤ３から光を出射させないことにより、完全な黒表示が可能となり、コントラストを向上させると共に消費電力を低減させることができる。
【００８０】
〔第３の実施形態〕
本発明の他の実施形態について図１２を参照して以下に説明する。図１２は、別のスイッチング素子２０の構成を示す断面図である。
【００８１】
図１２に示すように、本実施形態におけるスイッチング素子２０は、平面電極構造である。具体的には、スイッチング素子２０は、導光板２１と拡散板２４との間に液晶層２２および透明電極２３が配されている。すなわち、このスイッチング素子２０では液晶層２１を挟むように２つの電極が設けられているのではなく、１つの透明電極２３のみを備える。
【００８２】
つまり、上述した第１の実施形態の構成では、導光板２を導光されている光はスイッチング素子４にも入射することになり、その際透明電極４１を通過する。この透明電極４１は可視光を吸収するため、導光板２から出力される光が何度も通過すると、通常９０％程度である透明電極４１の透過率が減衰してしまう。これは、特に大型の調光装置１において生じ易い。また、当該構成は上下電極構造であるため、透明電極４１の透過率が減衰される確率が高い。
【００８３】
一方、導光板２の上に配置するスイッチング素子２０の電極構造を平面電極構造とすることにより、透明電極４１の透過率が低下しても、導光板２から出力される光が透明電極４１に吸収される確率を低下させることができる。なお、スイッチング素子２０を平面電極構造とした場合であっても、電界がＯＮ状態になっていれば液晶は同様に散乱状態となる。
【００８４】
また、スイッチング素子２０は、導光板２との距離がある程度離れて設置されることがより好ましい。これにより、さらに光の吸収確率を低下させ、十分な輝度を保つことができる。
【００８５】
〔第４の実施形態〕
本発明の他の実施形態について図１３〜１７を参照して以下に説明する。図１３〜１５は、本発明の他の実施形態に係る調光装置の構成を示す上面図であり、図１６および１７は、別のスイッチング素子の構成を示す図である。
【００８６】
本実施形態では、複数の短冊状の導光板２が並列に配置されているのではなく、導光板２が一枚のみである。具体的には、本実施形態の調光装置１では、図１３に示すように、一枚の方形状の導光板２の一端に、複数のＬＥＤ３が配置されており、導光板２と、それぞれのＬＥＤ３との間には、レンズ８が配置されている。
【００８７】
この構成においては、指向性のある光を出射するＬＥＤ３を用いることにより、導光板２が一枚であっても、ＬＥＤ３から出射した光をライン状に導光させることができる。また、各ＬＥＤ３と導光板２との間にはレンズが配することにより、容易に並行光９を作成することができる。
【００８８】
なお、このような指向性のある光を出射するＬＥＤ３としては、特に限定されないが、例えば、市販されているコリメートＬＥＤ（イマック社製）のＩＢＦ−ＬＳ６０シリーズ等が挙げられる。このコリメートＬＥＤによれば、指向性照射角が１０度程度で光を出射することができる。
【００８９】
また、一枚の導光板２のみを用いる他の例としては、例えば、図１４に示すように、導光板２の各ラインを区分するための隙間を設けておくことにより、ほぼライン状に光を導光させることができる。
【００９０】
さらに、図１５に示すように、導光板２の各ラインを区分するために、隣り合うライン２ａの間に、当該ライン２ａに対応する導光板２の領域の屈折率（例えば、１．５）よりも低い屈折率（例えば、１．５以下）の短冊状の材料を挟みこむライン２ｂを設けることにより、導光領域を規定することができる。
【００９１】
ライン２ｂに相当する領域に用いる低屈折率の材料としては、例えば、フッ素含有樹脂、中空微粒子または分散樹脂等を用いることができる。
【００９２】
一方、一枚の基板４０に短冊状のスイッチング素子を設ける例を図１６に示す。つまり、図１６に示すスイッチング素子では、複数の短冊状の電極４１を並列に配置した二枚の基板４０によって、液晶層４２を挟んでいる。このように、二枚の基板４０を電極４１が設けられた面を対向して貼り付けたときに、複数の電極４１が平行なパターンを形成することにより、ライン状のスイッチングが可能となる。
【００９３】
また、図１７に示すように、一枚の基板４０に複数の短冊状の電極４１をラインを挟むように平行に配置してもよい。これにより、平面スイッチングによっても、一枚の基板４０においてライン状のスイッチングが可能となる。
【００９４】
また、本発明に係る調光装置では、上記複数の光源のそれぞれを順次制御することによって当該光源から光を出射させると共に、当該光源の制御中において全ての上記素子における上記光の取出し率を変更させる制御手段をさらに備えていることが好ましい。
【００９５】
上記の構成によれば、全ての光源から光を出射させるのではなく、いずれか１つの光源が光を出射するように順次制御するので、コントラストの低下を防ぐことができる。
【００９６】
例えば、全ての光源が光を出射させている場合、目的とする光取出し領域ではない領域にも光が導光されていることになる。このとき、素子における光の取出し率が十分に変更されておらず、僅かに光が漏れてしまうことがある。一方、本発明ではいずれかの光源のみ光を出射させているので、たとえ素子における光の取出し率が十分に変更されていない場合であっても、目的とする光取出し領域以外からは光が漏れ難い。よって、コントラストを向上させることが可能であり、光の利用効率がよい。
【００９７】
また、この構成では、複数の光源から出射される光の強度を変更するのではなく、いずれかの光源のみを制御すればよいため、全ての光源から出射される光を一定の強度にすることができる。例えば、光源としてＬＥＤを用いた場合、光の強度を変更するためにはコストの高い電流制御機構が必要となる。そのため、光源から出射される光が一定強度でよければ、ＬＥＤ電流制御機構を簡易化し、コストを低減することができる。
【００９８】
また、本発明に係る調光装置では、上記制御手段は、上記複数の光源のそれぞれを６０Ｈｚ以上で順次制御することが好ましい。
【００９９】
上記の構成によれば、複数の光源のいずれかから光が出射されるように順次制御しても、６０Ｈｚという非常に速い速度で行なわれるため、人間の目には点灯・非点灯が区別されることはなく、任意の明るさで発光しているように見えるため違和感がない。
【０１００】
また、本発明に係る調光装置では、上記複数の素子のそれぞれを順次制御することによって当該素子における光の取出し率を変更させると共に、当該素子の制御中において、全ての上記光源を制御して各光源からそれぞれ光を出射させる制御手段をさらに備えていることが好ましい。
【０１０１】
上記の構成によれば、全ての素子において光取出し率を変更させるのではなく、いずれか１つの素子における光取出し率を変更するように順次制御すると共に、全ての光源を制御して光を出射させている。つまり、素子が順次制御されて光取出し率を変更しているとき、光源は発光領域に合わせて光を出射させる強度を変更する。
【０１０２】
例えば、制御されている素子の光取出し率を１００％にし、制御されていない素子の光取出し率が常に０％の状態となるようにした場合、制御されている素子における発光領域は光源から出射される光の強度によって決まる。つまり、光源は導光路ごとにそれぞれ独立して光を出射させているので、例えば発光領域に対応する導光路には光を出射させ、非発光領域に対応する導光路には光を出射させないため、コントラストが高い。さらに、光源からの光は制御されている素子のみを通じて取出されるため、光の利用効率が高い。
【０１０３】
また、本発明に係る調光装置では、上記制御手段は、上記複数の素子のそれぞれを６０Ｈｚ以上で順次制御することが好ましい。
【０１０４】
上記の構成によれば、素子が６０Ｈｚという非常に速い速度で順次制御されるので、たとえ発光面における発光領域が徐々に変化していても、人間の目には認識されず、発光面が任意の明るさで発光しているように見えるため違和感がない。
【０１０５】
また、本発明に係る調光装置では、上記制御手段は、制御対象の上記光源に対応する導光路と交差する上記素子を通じて取出される光の量に応じた強度の光を、当該光源の制御期間中において連続して上記光源から出射させることが好ましい。
【０１０６】
上記の構成によれば、導光路から出射される光の強度は、当該導光路に対応する光源から出射される光の強度と同一である。これにより、所望の強度の光で発光させることができる。
【０１０７】
また、本発明に係る調光装置では、上記制御手段は、制御対象の上記光源に対応する導光路と交差する上記素子を通じて取出される光の量に応じた時間だけ連続して、当該光源の制御期間内において上記光源から同一強度の光を出射させることが好ましい。
【０１０８】
上記の構成によれば、光の取出し量を光源から光を出射させる時間によって制御する。すなわち、光源からは同一強度の光が出射されており、この光を連続して出射させる時間を変更することにより、導光路から出射される光の強度に対応させる。
【０１０９】
例えば、光源としてＬＥＤを用いた場合、ＬＥＤは応答速度が高いために時間分割駆動に適している。また、時間分割駆動は、電流値の制御により駆動させる電流駆動方式の制御系のシステムよりも複雑ではないため、制御系のコストを下げることができる。
【０１１０】
また、本発明に係る調光装置では、上記導光手段は、１枚の導光板であり、上記複数の光源は、いずれも、上記長辺方向に沿って進む指向性を有する光を出射することが好ましい。
【０１１１】
上記の構成によれば、導光手段が１枚の導光板であっても、光源はいずれも導光板の長辺方向に沿って進む指向性を有する光を出射するので、導光路を長辺方向に沿って並列に配置させることができる。
【０１１２】
また、本発明に係る調光装置では、上記導光手段は、上記複数の導光路のいずれかを個別に内部に有し、並列に配置された複数の短冊状の導光板からなることが好ましい。
【０１１３】
上記の構成によれば、光源から出射された光が導光する導光板が、並列に配置された複数の短冊状の導光板であるので、光源から出射される光は導光板の形状に従って進む。よって、導光路の形状を並列に配置された複数の短冊状にすることができる。
【０１１４】
また、本発明に係る調光装置では、上記光取出し手段は、上記複数の素子が形成されている１枚の板状の部材であることが好ましい。
【０１１５】
上記の構成によれば、素子が形成された光取出し手段は１枚の板状の部材であるので、製造工程を簡易化することができる。
【０１１６】
また、本発明に係る調光装置では、上記光取出し手段は、上記複数の素子のいずれかが個別に形成されており、並列に配置されている複数の短冊状の部材からなることが好ましい。
【０１１７】
上記の構成によれば、素子が形成された光取出し手段はそれぞれ独立した複数の短冊状の部材からなるので、ラインごとに完全に独立して光取出し率を変更させることができる。
【０１１８】
また、本発明に係る調光装置では、上記導光手段における光の出力面とは反対側の面に、光を反射させる反射手段をさらに備えていることが好ましい。
【０１１９】
上記の構成によれば、導光手段における光の出力面とは反対側の面に光が出力されても、当該光を反射手段により光の出力面側へ反射させることが可能であるため、光の利用効率がよい。
【０１２０】
また、本発明に係る調光装置では、上記導光手段における光の出力面とは反対側の面に、光を散乱させる散乱手段をさらに備えていることが好ましい。
【０１２１】
上記の構成によれば、素子によって導光手段側に拡散した光を散乱手段において散乱させ、再び光の出力面側に光を送ることが可能であるため、光の利用効率がよい。
【０１２２】
また、本発明に係る調光装置では、上記複数の素子は、いずれも液晶素子であることが好ましい。これにより、液晶素子の屈折率変調特性を利用して、光取出し率を好適に制御することができる。
【０１２３】
本発明に係る画像表示装置は、上記の課題を解決するために、本発明に係る調光装置と、当該調光装置における光の出力面側に配置されている表示パネルとを備えていることを特徴としている。
【０１２４】
上記の構成によれば、本発明の画像表示装置は、平面上の任意の領域を発光させ、クロストークを抑えることができる調光装置を備えているので、表示パネルに表示させる画像の輝度を任意に制御することが可能であり、コントラストを向上させることができる。
【０１２５】
また、本発明に係る調光装置はサイド入光方式のバックライトとして機能する。よって、光源として例えばＬＥＤを用いた場合、直下型のバックライトよりも非常に薄型のバックライトにすることができる。さらに、例えば５×５の領域においてアクティブ駆動させた場合、この直下型のバックライトでは２５のエリアを制御するためには２５個のＬＥＤをそれぞれ制御する必要がある。これに対し、本発明の画像表示装置では、調光装置の光源５個を制御すればよいので、簡便な制御系でよく、コストを低下させることができる。
【０１２６】
また、本発明に係る画像表示装置では、上記表示パネルは、液晶表示パネルであることが好ましい。これにより、好適に画像を表示することができる。
【実施例】
【０１２７】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されない。本実施例では、以下の方法により３０ｃｍ×４０ｃｍの５×５マトリクスの調光装置を作製した。【０１２８】
（導光板およびＬＥＤ）
まず、導光板として８ｃｍ幅の長さ３０ｃｍ、高さ４ｍｍのアクリル板を用いて、当該アクリル板を横に０．１ｍｍ間隔で並列に配置した。この導光板の一端には、高さ３．５ｍｍ、幅７ｍｍ、奥行き１．５ｍｍの白色ＬＥＤチップをそれぞれ配置した。また、この白色ＬＥＤチップを１つの導光板に５つ直列に配置して、導光モジュールとした。なお、低格電圧は１８Ｖであり、低格電流量は１００ｍＡであった。【０１２９】
（スイッチング素子）
本実施例では、スイッチング素子として高分子分散タイプの液晶を用いた。まず、アクリル基板の上に透明電極材料としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）をスパッタリングにより１００ｎｍ成膜し、透明電極が形成されている面に高分子分散型液晶を１０μｍ塗布して成膜した。また、対向基板としてアクリル基板上に同様にＩＴＯをスパッタリングにより１００ｎｍ成膜し、透明電極を形成した。これら２つの基板を、透明電極側が内側になるよう貼り合わせて紫外線硬化させた。これにより得られた幅６ｃｍ、長さ４０ｃｍのスイッチング素子を０．１ｍｍ間隔で並列に５枚配置してスイッチングモジュールとした。【０１３０】
（調光装置）
得られた導光モジュールとスイッチングモジュールとを互いに垂直になるように配置した。また、２つのモジュール間にはマッチングオイルを配置し、導光モジュール内を導光する光がスイッチングモジュール内にも照射できるようにした。また、導光モジュールにおけるスイッチングモジュールが設けられていない側には、散乱版を配置した。これにより、本実施例の調光装置が得られた。【０１３１】
（駆動方法）
以上により得られた調光装置を以下の方法で駆動させた。【０１３２】
まず、スイッチングモジュールの５ラインを１フレーム６０Ｈｚで駆動させるため、１ライン３．７ミリ秒ずつＯＮ状態となるように順次駆動させた。ＯＮ状態は散乱状態が最大になる状態、すなわち１００％ＯＮ状態となるように電界を印加させた。【０１３３】
本実施例において作製した高分子分散液晶は６０Ｖにおいて散乱状態が飽和するため、電圧のなまりも考慮し、１００Ｖの電界を印加した。ここでは、焼きつきを防止するために１００Ｖの電界を正負が順番に常に平衡状態になるようにスイッチングのタイミングを切り替えた。すなわち、フレームごとに極性反転させた。なお、本実施例のスイッチング素子は構造的に電極方向に対して対象構造であるため、正負の電界方向による特性の違いは起こらなかった。【０１３４】
このように、順次駆動させているスイッチングモジュールの各ラインの選択時に併せて、導光モジュールの各ラインに対応するＬＥＤを同期させて光の強度を変更した。すなわち、図５に示すように、スイッチングモジュールのラインａが選択され、ラインａと交差する導光モジュールの各ラインＡ〜Ｅにおける輝度の比がそれぞれ０，１００，２００，０，５００となるよう発光させたとき、各ラインＡ〜Ｅに対応するＬＥＤを、それぞれの輝度比に合った強度の光で出射させた。これにより、ラインａを目的とする輝度で発光させることができた。【０１３５】
このとき、ラインｂ〜ｅではスイッチングモジュールがＯＦＦ状態、すなわち光取出し率が０％の状態であるため、ラインｂ〜ｅからは発光しなかった。このような駆動で同様にラインｂ〜ｅを順次制御し、ＬＥＤを各ラインＡ〜Ｅに必要な強度で光を出射させることにより、５×５のマトリクスで任意に輝度を取出すことができた。また、１フレーム６０Ｈｚで制御しているので、人間の目には５×５のマトリクスが任意の明るさで光っているように見えた。【０１３６】
なお、本実施例において作製した調光装置をバックライトとして用いた画像表示装置を作製した。具体的には、汎用的な２０インチＴＦＴ液晶表示パネルの下部に本実施例の調光装置を配置し、液晶表示パネルの駆動と同期させて調光装置を駆動させた。このとき、調光装置の発光パターンは液晶表示パネルで表示させる画像に合わせて調整した。その結果、コントラストの高い画像表示を行なうことができた。【０１３７】
また、一般的なＬＥＤ直下型のアクティブバックライトの厚みが約３ｃｍであるのに対し、本実施例の調光装置は５ｍｍ以下の厚みであるため、薄型の画像表示装置を実現できた。【０１３８】
さらに、本実施例では５×５のマトリクス制御を行なったが、この場合、ＬＥＤ直下型のバックライトでは２５のエリアの制御を行なうためには２５個全てのエリアをそれぞれ制御する必要があるが、本実施例の構成では５ラインずつ制御すればよい。特に、順次制御する側のスイッチングモジュールは、ＯＮ・ＯＦＦの制御のみでよいため、複雑な機構を必要とせず、実質的にはＬＥＤのラインのみを制御するだけでよい。よって、簡便な制御系でよく、バックライトのコストを低減させることができた。【０１３９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明は、携帯情報端末、携帯電話、パーソナルコンピュータまたはテレビ等の表示装置のバックライトとして最適に使用できる。
【符号の説明】
【０１４１】
１    調光装置
２    導光板（導光手段）
３    ＬＥＤ（光源）
４    スイッチング素子（素子）
５    反射板（反射手段）
６    拡散板
７    マッチングオイル
１０  画像表示装置
１１  表示パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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